3-Achsen Magnetometer für Positionserfassung einer Spule

[Peter (Gast)]

Hallo,
ich wollte mal fragen ob es prinzipiell möglich ist mit standard 
3-Achsen Magnetometer (z.B. LIS3MDL von ST) wie sie in Smartphones etc. 
verbaut sind die relative Position einer Spule zu ermitteln?

Also durch die Vektoren die 3 solcher Magnetometern liefern müsste sich 
doch durch Trigonometrie die relative Position (X, Y, Z) der Spule 
ermitteln lassen?

Das Erdmagnetfeld müsste man kompensieren indem man zuerst eine Messung 
durchführt bei der die Spule nicht bestromt ist und die so gemessenen 
Vektoren vom Endresultat subtrahiert.

Mir geht es speziell um einen Messbereich <30cm.

Ist so etwas prinzipiell möglich? Welche art von Spule bzw. welche 
Induktivität und Stromstärke wären nötig damit das Magnetometer diese 
erfassen kann?

Danke :-)

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Soweit ich mich an entsprechende Grafiken entsinne, folgen die 
Feldlinien bei rel. keinen Magneten bzw. Spulen einer gekrümmten Kurve 
von Nord- zum Südpol - das wird die Sache schwierig machen.

Bei der Anwendung als Kompass ist der Magnet soooo groß (Palnet Erde), 
dass man im Nahbereich von parallel laufenden Feldlinien ausgehen kann.

Das wird wohl der entscheidende Unterschied sein. Ansonsten würde ich 
einfach mal ein Experiment aufbauen, wer nicht wagt, der nicht gewinnt 
...

[Viktor B. (coldlogic)]

Man müsste sehr viele Nebenbedingungen erfüllen, damit das Ganze mit 
nicht zu viel Aufwand funktioniert. U.A. fester Abstand Spule - Sensor, 
eingegrenzter Rotationsbereich der Spule, das Fehlen von eisernen 
Konstruktionen in der Nähe etc.

[schy.xork (Gast)]

Beim Feldlinienverlauf um Deine Spule herum findest Du Bereiche, deren 
Feldlinien vom Betrag und Richtung her gleich sind. Somit sind 
eindeutige Messungen vom Prinzip her nicht möglich.

Welches Problem möchtest Du mit Deinem Aufbau grundsätzlich lösen?
Vielleicht gibt es noch weitere messtechnische Lösungsansätze, die Dir 
die geforderten Ergebnisse liefern.

[Georg (Gast)]

schy.xork schrieb:
> Beim Feldlinienverlauf um Deine Spule herum findest Du Bereiche, deren
> Feldlinien vom Betrag und Richtung her gleich sind

Zur Erläuterung: nimm eine ganz einfache Spule, da verlaufen die 
Feldlinien gekrümmt zwischen Nord- und Südpol, aber wenn du die Spule um 
ihre Achse drehst, ändert sich für den Sensor überhaupt nichts. Er kann 
also Drehungen der Spule um die Längsachse nicht messen.

Georg

[Jim M. (turboj)]

Peter schrieb:
> Mir geht es speziell um einen Messbereich <30cm.
>
> Ist so etwas prinzipiell möglich?

Prinzipiell schon, aber beim Magnetometer fürs Kompass würde das normale 
Bestromen der Spule den Sensor auf allen 3 Achsen sehr schnell in die 
Sättigung treiben. Die vertragen keine starken Magnetfelder.

[Peter (Gast)]

Wow danke für die zahlreichen guten Antworten.

schy.xork schrieb:
> Welches Problem möchtest Du mit Deinem Aufbau grundsätzlich lösen?

Es ist im Prinzip erstmal ein Gedankenexperiment das entstanden ist als 
ich darüber nachgedacht habe wie sich ein Handschuh für die Virtuelle 
Realität besser realisieren lassen würde als die aktuell gängigen 
Lösungsansätze (Dehnungsmesstreifen, Beschleunigungssensoren an den 
Fingerspitzen,...).

Magnetismus hätte den Vorteil, dass keine "Line of Sight" zwischen 
Sender und Empfänger bestehen müsste. Damit wäre es möglich nicht 
metallische Gegenstände greifen zu können.

Man könnte z.b. eine kleine Spule an den Fingerspitzen anbringen und das 
Magnetometer am Handgelenk (oder umgekehrt). Durch abwechselndes 
bestromen der Spulen pro Finger würde man somit theoretisch die Position 
der einzelnen Fingerspitzen relativ zum Handgelenk ermitteln können. 
Damit würde sich eine halbwegs genaue repräsentation der physikalischen 
Hand in die VR übertragen lassen.

Jim M. schrieb:
> Prinzipiell schon, aber beim Magnetometer fürs Kompass würde das normale
> Bestromen der Spule den Sensor auf allen 3 Achsen sehr schnell in die
> Sättigung treiben. Die vertragen keine starken Magnetfelder.

Je kleiner die Spule und je geringer der Stromverbrauch umso besser wäre 
es ohnehin für die oben genannte Art von Anwendung.

Georg schrieb:
> Er kann also Drehungen der Spule um die Längsachse nicht messen.

Die Information über die aktuelle Rotation der Spule wäre für oben 
genannte Anwendung nicht relevant. Es würde die Position (3 DOF) 
genügen.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Mach es anders herum - wie ein Resolver.

Gruß
Jobst